Thermocouple là gì? Nguyên lý hoạt động, ứng dụng của Thermocouple

Thermocouple là cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới do sự kết hợp của khả năng nhiệt độ rộng, độ chắc chắn và chi phí thấp. Khi nói đến nhiệt độ cao, kích thước nhỏ, phản ứng nhanh, rung hoặc sốc mạnh, hầu hết bạn sẽ tìm thấy cặp nhiệt điện ở đó. Bài viết này chúng ta cùng nhau tìm hiểu chi tiết về Thermocouple nhé!

1. Thermocouple (cặp nhiệt điện) là gì?

Cặp nhiệt điện (Thermocouple) (T / C) là một thiết bị cảm biến nhiệt độ nhiệt điện mạch kín bao gồm hai dây dẫn bằng kim loại khác nhau được nối ở hai đầu. Dòng điện được tạo ra khi nhiệt độ ở một đầu khác với nhiệt độ ở đầu kia. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Seebeck và là cơ sở để đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện.

Một đầu được gọi là đầu nối nóng trong khi đầu kia được gọi là đầu nối lạnh. Đầu nối nóng nằm bên trong vỏ bọc cảm biến và tiếp xúc với chất cần đo nhiệt độ. Đầu nối lạnh, hoặc điểm nối tham chiếu, là điểm cuối bên ngoài của quá trình nơi nhiệt độ được biết và là nơi điện áp được đo (ví dụ: tại temperature transmitter, thẻ đầu vào bộ điều khiển hoặc bộ điều hòa tín hiệu khác).

2. Cấu tạo cặp nhiệt điện

Cấu tạo chính của thermocouple bao gồm 2 dây dẫn bằng 2 kim loại (hoặc hợp kim) khác nhau được nối ở một đầu (đầu nóng, đầu đo) và một đầu còn lại để lấy tín hiệu điện áp (đầu lạnh, đầu tham chiếu).

Đầu nối nóng (Hot Juntion)

Một số kiểu đầu nối nóng khác nhau: Các cặp nhiệt điện kép được các ly với nhau hay nối chung với nhau; Nối đất hoặc không nối đất. 

• Các mối nối T / C được nối đất khi mối nối cặp nhiệt điện được kết nối với cảm biến trong vỏ. Kết nối đất có khả năng dẫn nhiệt tốt hơn và cung cấp thời gian phản hồi nhanh nhất. Tuy nhiên, việc nối đất cũng làm cho mạch của cặp nhiệt điện dễ bị nhiễu điện hơn, có thể làm hỏng tín hiệu điện áp của cặp nhiệt điện trừ khi thiết bị đo lường cung cấp tính năng cách ly. (Tất cả các thiết bị máy phát chất lượng cao và thẻ I/O đều cung cấp các tính năng cách ly điện như một tính năng tiêu chuẩn). Các mối nối  cũng có thể dễ bị hỏng hơn theo thời gian.
• Các mối nối không được nối đất khi các phần tử T / C không được kết nối với phần vỏ cảm biến mà được bao quanh bởi bột cách điện. Các mối nối không nối đất có thời gian phản hồi chậm hơn một chút so với các mối nối nối đất, nhưng ít bị nhiễu điện hơn.
• Các T / C có một đầu nóng kéo dài qua đầu bịt kín của vỏ bọc để cho phép phản ứng nhanh hơn. Các miếng đệm ngăn chặn sự xâm nhập hơi ẩm hoặc các chất bẩn khác xâm nhập vào vỏ bọc. Chúng thường chỉ được sử dụng với các khí không ăn mòn như có thể được tìm thấy trong ống dẫn không khí.

3. Các loại thermocouple

Có nhiều loại T / C sử dụng các kết hợp kim loại khác nhau. Các kết hợp này có các đặc tính đầu ra khác nhau xác định phạm vi nhiệt độ có thể đo và đầu ra điện áp tương ứng. 

Có những loại T / C có thể đo nhiệt độ xuống đến -270 ° C (-464 ° F), những loại khác có thể đo lên đến 1768 ° C (3214 ° F).

4. Ứng dụng cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, từ thiết bị gia dụng cho đến quy trình công nghiệp, phát điện, giám sát và điều khiển lò, chế biến thực phẩm và đồ uống, cảm biến ô tô, động cơ máy bay, cứu hỏa, vệ tinh và tàu vũ trụ, v.v.

Sau đây là các ứng dụng phổ biến:

4.1 Cặp nhiệt điện cho các ứng dụng thực phẩm

Cặp nhiệt điện có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống, bao gồm cảm biến tại chỗ sạch sẽ, đầu dò thâm nhập, kiểm soát lò nướng, giám sát chuỗi thực phẩm, giám sát và kiểm soát bếp điện và kiểm soát nhiệt độ của ấm đun hơi nước.

4.2 Cặp nhiệt điện cho máy đùn

Máy đùn yêu cầu nhiệt độ và áp suất cao. Ngoài ra, máy đùn cũng có một bộ chuyển đổi ren duy nhất để định vị đầu cảm biến vào nhựa nóng chảy trong điều kiện áp suất cao được tồn tại ở đó.

4.3 Cặp nhiệt điện cho nhiệt độ thấp

Các cặp nhiệt điện loại E, K, T và N có thể được sử dụng để đo nhiệt độ xuống -200 ° C; Tuy nhiên, các hợp kim được sử dụng trong các cặp nhiệt điện này phải được lựa chọn cụ thể để sử dụng ở các nhiệt độ này nhằm đáp ứng độ chính xác theo quy định.

4.4 Cặp nhiệt điện cho lò nung

Điều kiện của lò mà cặp nhiệt điện sẽ tiếp xúc sẽ xác định loại cặp nhiệt điện chính xác cho ứng dụng. Có một số điều kiện cần xem xét khi chọn cặp nhiệt điện phù hợp, bao gồm: 

• Khả năng nhiệt độ của dây cặp nhiệt điện. 
• Khả năng chịu nhiệt độ của vỏ hoặc lớp phủ bảo vệ (kim loại hoặc gốm). 
• Bầu khí quyển mà nó được sử dụng (không khí, khử, oxy hóa, vốn có). 
• Cấu hình kết nối.

4.5 Cặp nhiệt điện cho kim loại nóng chảy

Việc đo nhiệt độ của kim loại nóng chảy rất khó do gặp phải nhiệt độ cao và các điều kiện khắc nghiệt. Do nhiệt độ, các loại cặp nhiệt điện cơ bản và loại cặp nhiệt điện K và N cũng được sử dụng; Và các loại cặp nhiệt điện bạch kim loại R, S và B là những lựa chọn duy nhất cho các phép đo tiếp xúc trong lĩnh vực này.

Cảm ơn bạn đọc đã theo dõi bài viết của vanbuom.net!

Chúc các bạn thành công!

https://handidiblog.blogspot.com/2022/10/ong-ho-o-nhiet-o-chan-ung-la-gi.html

https://learmmobytien.blogspot.com/2022/10/mat-bich-la-gi-mat-bich-mu-la-gi.html

https://vankhinenvn.blogspot.com/2022/10/cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-ong-cua-ong.html